基于气动修正的再入制导方法研究

作     者：高柏滔 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王永骥

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：高超声速飞行器 再入制导 轨迹规划 参数修正 反馈线性化 

摘      要：自高超声速概念提出以后,由于其巨大的经济价值和军事价值,各国纷纷斥巨资展开了对其的研究。本文主要就高超声速飞行器再入过程中所遇到的恶劣的大气环境,轨迹约束多且严格,终端精度要求高的一些问题展开相关方面的研究。首先,根据飞行器在再入返回过程中的运动学和动力学特性,分析飞行器的质心运动,建立表征其运动规律的数学模型。接着通过对再入过程中受到的作用进行分析,得到了再入返回过程中的各种约束和终端的约束,并对这些约束进行计算得到了飞行器在再入过程中的安全飞行区域,即再入过程中的飞行走廊。然后在忽略掉一些影响很小的系数的情况下,推导了剩余航程和阻力加速度的关系,设计了一种在线的参考轨迹规划算法。接着,对于再入制导问题中存在气动参数偏差影响制导精度的问题,通过引入一种气动参数估计和修正的方法来提高对阻力加速度的计算精度,从而提高制导的精度。接着分析标准轨迹制导和预测校正制导方法,结合升力式飞行器的气动特性,采用反馈线性化技术设计了一种针对纵向平面的轨迹跟踪律,并介绍了采用航向角偏差走廊的横向制导策略。最后,针对所研究的飞行器,在存在较大气动偏差情况下对本文研究的再入制导方法进行仿真以验证其有效性,并针对飞行器再入初始状态存在偏差和再入过程中气动参数存在偏差的情况下,分别进行蒙特卡洛仿真以验证制导方法鲁棒性。